喻駿達(dá)（湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410006）

有機(jī)電致發(fā)光器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)研究進(jìn)展

喻駿達(dá)（湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410006）

有機(jī)電致發(fā)光器件能夠在恒定外加偏壓下，將通過(guò)器件產(chǎn)生的電流現(xiàn)象稱為磁電導(dǎo)效應(yīng)。由于發(fā)電器件對(duì)磁場(chǎng)非常敏感，一旦給器件施加偏壓，器件的電流就會(huì)發(fā)生明顯的變化。研究人員就可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)測(cè)定的B-I1曲線計(jì)算出外加磁場(chǎng)的大小。由于有機(jī)電致發(fā)光器件中存在著復(fù)雜的激發(fā)態(tài)過(guò)程，所以，研發(fā)人員只有充分了解這些復(fù)雜的物理機(jī)制，才能夠研發(fā)出更高校的器件。所以，本文將對(duì)有機(jī)電致發(fā)光器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)進(jìn)行研究和說(shuō)明，具有重要的意義。

有機(jī)電致發(fā)光器件；磁效應(yīng)；三重態(tài)激子

1 研究背景

上世紀(jì)八十年代，C.W.Tang成功研發(fā)出了綠光熒光器件，讓有機(jī)電致發(fā)光器件得到了快速的發(fā)展。隨著世界各國(guó)研究人員不斷研發(fā)有機(jī)熒光磷光材料，有效的提高了有機(jī)電致發(fā)光器件的發(fā)光亮度，使得有機(jī)電致發(fā)光器件逐漸進(jìn)入到商業(yè)市場(chǎng)。有機(jī)電致發(fā)光器件同傳統(tǒng)的LED和LCD器件相比，具備色彩鮮艷、對(duì)比度高、可制作成柔性曲面的數(shù)碼產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)，因此，被二十一世紀(jì)廣泛使用。所以，本文為了研究有機(jī)電致發(fā)光器件的磁效應(yīng)，需要以器件的外磁場(chǎng)與器件內(nèi)部的激子、載流子的傳輸?shù)惹腥朦c(diǎn)，來(lái)了解有機(jī)電致發(fā)光器件的原理，有利于完善有機(jī)電子學(xué)方面的理論知識(shí)，設(shè)計(jì)出更加科學(xué)、合理的有機(jī)電致發(fā)光材料和器件結(jié)構(gòu)。

2 有機(jī)電致發(fā)光器件發(fā)光的基本物理過(guò)程

有機(jī)電致發(fā)光器件的發(fā)光過(guò)程需要經(jīng)歷四個(gè)步驟，首先，需要保證載流子是直接從電極進(jìn)入到器件中的。其次，觀察載流子會(huì)在有機(jī)層中發(fā)生遷移。然后，載流子會(huì)在發(fā)光區(qū)域形成獨(dú)特的激子。最后，激子一旦推激，人們就可以通過(guò)器件看見(jiàn)激子發(fā)出的光。研發(fā)人員為了保證器件的發(fā)光亮度，需要選擇使用功函數(shù)高的陽(yáng)極材料和功函數(shù)低的陰極材料來(lái)制作器件，當(dāng)電子和孔穴傳輸?shù)桨l(fā)光層后，由于科倫作用，兩者之間的相鄰分子就會(huì)在庫(kù)倫作用下形成極化子對(duì)。然后再根據(jù)量子力學(xué)的知識(shí)，可以形成單重態(tài)極化分子和三重態(tài)極化子對(duì)。如果兩者進(jìn)一步縮小，兩者就會(huì)直接進(jìn)入到一個(gè)分子中，形成激子。

3 有機(jī)電致發(fā)光器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)的幾種模式

3.1 超精細(xì)相互作用模型

2003年，Kalinowski等人在進(jìn)行Alq3有機(jī)電致發(fā)光器件的磁效應(yīng)研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)了外加磁場(chǎng)增加到300mT的時(shí)候，有機(jī)電致發(fā)光器件的發(fā)光亮度將會(huì)隨著磁場(chǎng)的增加而變亮，說(shuō)明了磁場(chǎng)效應(yīng)的強(qiáng)弱能夠影響器件的發(fā)光亮度。因?yàn)?，在有機(jī)物中氫原子核會(huì)形成一個(gè)超精細(xì)的BH磁場(chǎng)，當(dāng)無(wú)外加磁場(chǎng)的時(shí)候，載流子的自旋具備不確定性。所以，很容易造成單重態(tài)與三重態(tài)的電子的孔穴發(fā)生對(duì)能相互轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致外加磁場(chǎng)能夠抑制單重態(tài)激子數(shù)目的增加，更容易形成解離成載流子，使得器件中的電流增大，發(fā)生磁電導(dǎo)效應(yīng)。

3.2 三重態(tài)激子—電荷反應(yīng)模型

2007年，Desai等人對(duì)三重態(tài)激子的電荷作用規(guī)律模型進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了三重態(tài)激子的磁電導(dǎo)效應(yīng)能夠使得外加磁場(chǎng)變大，從而增加三重態(tài)激子的單重態(tài)轉(zhuǎn)化概率，降低載流子的散射幾率。Hu等人也認(rèn)為載流子在注入非平衡的狀態(tài)下，磁電導(dǎo)效應(yīng)才明顯，他提出磁場(chǎng)能夠有效的加重三重態(tài)激子的單重態(tài)激子的轉(zhuǎn)化，使得器件內(nèi)部單重態(tài)激子的數(shù)目增加解離成二次載流子，從而產(chǎn)生出正磁電導(dǎo)效應(yīng)。

3.3 雙極化模型

2007年，Bobbert等人對(duì)外加磁場(chǎng)進(jìn)行研究，認(rèn)為外加磁場(chǎng)能夠改變載流子的遷移率。因?yàn)?，雙極化子電子在孔穴中可以形成激子，它是載流子的傳輸節(jié)點(diǎn)，由于載流子之間充斥著庫(kù)倫斥力，導(dǎo)致兩者的能量處于不高的晶格節(jié)點(diǎn)上，最終形成單重態(tài)的雙極化子。當(dāng)無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)，氫原子核將受到超精細(xì)的作用影響，使得電子和孔穴都繞著它做拉莫旋進(jìn)，然后隨著超精細(xì)耦合場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)變，改變載流子的方向，使載流子占據(jù)節(jié)點(diǎn)形成電流。當(dāng)節(jié)點(diǎn)中含有一個(gè)電子或者孔穴時(shí)，其他的電子或者孔穴只需要按照自旋轉(zhuǎn)的方向就能夠形成電流。當(dāng)存在外加磁場(chǎng)時(shí)，器件內(nèi)部的載流子不但會(huì)受到超精細(xì)耦合場(chǎng)的影響，還會(huì)受到外加磁場(chǎng)的影響，使得載流子趨向于超精細(xì)耦合場(chǎng)的方向做拉莫旋進(jìn)，使得器件內(nèi)部的載流子與外加磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向一致。如果晶格節(jié)點(diǎn)上還存在著載流子，那么其他的載流子就會(huì)選擇繞開(kāi)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遷移，這種方式會(huì)造成載流子的遷移率變小，最終形成磁電導(dǎo)效應(yīng)。

4 磁電導(dǎo)效應(yīng)的研究進(jìn)展

磁電導(dǎo)效應(yīng)在2003年被研發(fā)出來(lái)后，受到了全世界專家的關(guān)注。但是，由于世界各國(guó)的專家在磁電導(dǎo)效應(yīng)的研究上還不到位，導(dǎo)致磁電導(dǎo)效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理研究仍舊處于初級(jí)階段。當(dāng)前，研究人員只能夠從定性的角度來(lái)研究磁電導(dǎo)模型，在研究電子、孔穴傳輸材料、器件結(jié)構(gòu)等方面的時(shí)候，不同的研究人員將得出不同的研究成果，因此，導(dǎo)致研究結(jié)論相互矛盾，所以，目前，還沒(méi)有哪一種模型能夠清楚的解釋所有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，無(wú)法說(shuō)明有機(jī)功能層中載流子的自旋過(guò)程，電子的形成過(guò)程等機(jī)理。但是，由于磁效應(yīng)中電流的變化在器件中非常明顯，因此，研究人員可以通過(guò)給器件施加恒定偏壓，來(lái)測(cè)量器件中的電流變化，從而得知磁場(chǎng)的大小。

[1]賈西貝，牛連斌，黃曉雪，傅小強(qiáng)，呂建鳳，崔玉亭.有機(jī)電致發(fā)光器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)研究進(jìn)展[J].紅外與激光工程.2015,(1)：162-169.

[2]黃曉雪，關(guān)云霞，賈西貝，呂建鳳，牛連斌.有機(jī)電致發(fā)光器件的電磁效應(yīng)研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào).2014,(11)：59-65.

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[4]吳清洋,謝國(guó)華,張振松,等.基于連續(xù)性摻雜的高效全熒光白色有機(jī)電致發(fā)光器件的研究[J].物理學(xué)報(bào),2013,62(19):197204-197207.